Consumer Footprint. Basket of Products indicator on Housing

The EU Consumer Footprint aims at assessing the potential environmental impacts due to consumption. The calculation of the Consumer footprint is based on the life cycle assessment (LCA) of representative products (or services) purchased and used in one year by an EU citizen. This report is about the consumer footprint indicators of the basket of product (BoP) on housing. In order to assess the environmental impact of EU housing consumption, a LCA-based methodology has been applied to twenty-four representative dwellings (basket of products), modelled on the basis of the type of building (single or multifamily houses), the year of construction (four timeframes), and the climate zone (three zones) in which they are located. One of the main novelty of this work is the definition of twenty-four archetypes of buildings, changing the construction materials and the building specific features affecting the inventory for each archetype. The resulting baseline inventory model, referring to the year 2010, was assessed for 15 different impact categories, using the ILCD LCIA method. A sensitivity analysis has been run for some impact categories, with a selection of recent impact assessment models and factors. Results allows a wide array of considerations, as this study reports overall impact in Europe, average impact per citizen, share of impact due to dwelling typology and climate areas, as well as impact of each dwelling type per climate zone per year of construction. Single-family houses are responsible for the highest share of impacts. The same type of building has different impacts in different climatic zones, especially because cold climate requires higher input of resources for space heating. The overall results reveal that the use phase (energy and water consumption) dominates the impacts, followed by the production of construction materials. In general, electricity use and space heating are the activities that contribute the most to the overall impacts. Depending on the normalisation reference used (European or global) the most important impact category present a different relative share. However, human toxicity, respiratory inorganics, resource depletion (metals, fossils, and water), climate change and ionising radiations show the highest impacts for all the normalization references. Since many LCA study on housing are limited to the assessment of climate change related emissions, the BoP housing baseline aims at helping understanding the wider array of impacts associated to the housing system and the potential areas of ecoinnovation improvement for reducing the burden. To assess potential benefits stemming from selected ecoinnovation, the Consumer Footprint BoP housing baseline has been assessed against nine scenarios, referring to improvement options related to the main drivers of impact. The nine scenarios covers both technological improvements and changes in consumers behaviour, entailing: 1. night attenuation of setting temperature for space heating; 2. external wall insulation with an increased thickness; 3. external wall insulation comparing conventional or bio-based materials; 4. use of a solar collector to heat sanitary water; 5. floor finishing with timber instead of ceramic tiles; 6. a building structure in timber compared with concrete frame; 7. implementation of smart windows for improved energy efficiency; 8. a combination of selected above mentioned energy-related scenarios; 9. production of electricity through a photovoltaic system installed on the roof. The assessment of the selected scenarios, acting on energy efficiency, resource efficiency, renewable energy and bio-based material (scenarios 1 to 7) revealed that the potential reduction in impact for each of the eco-innovation assessed is relatively limited and that a combination of actions is needed to achieve significant improvements. Moreover, in the case of scenarios acting on the substitution of specific components of the building, the potential improvement is proportional to the relative importance of the substituted component in the baseline scenario. However, a preliminary modelling of combination of energy-related measures (scenario 8) proved to be a good way to enlarge the potential benefits coming from the selected improvements of the building stock. The results highlight as well that LCA is fundamental for unveiling trade-off between benefits associated to eco-innovation and burden arising from their implementation.JRC.D.1-Bio-econom

Integration of environmental aspects into R&D inter-organizational projects management: application of a life cycle-based method to the development of innovative windows

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Energy simulation and LCA for macro-scale analysis of eco-innovations in the housing stock

Purpose: Energy consumption of buildings is one of the major drivers of environmental impacts. Life cycle assessment (LCA) may support the assessment of burdens and benefits associated to eco-innovations aiming at reducing these environmental impacts. Energy efficiency policies however typically focus on the meso- or macro-scale, while interventions are typically taken at the micro-scale. This paper presents an approach that bridges this gap by using the results of energy simulations and LCA studies at the building level to estimate the effect of micro-scale eco-innovations on the macro-scale, i.e. the housing stock in Europe. Methods: LCA and dynamic energy simulations are integrated to accurately assess the life cycle environmental burdens and benefits of eco-innovation measures at the building level. This allows quantitatively assessing the effectiveness of these measures to lower the energy use and environmental impact of buildings. The analysis at this micro-scale focuses on 24 representative residential buildings within the EU. For the upscaling to the EU housing stock, a hybrid approach is used. The results of the micro-scale analysis are upscaled to the EU housing stock scale by adopting the eco-innovation measures to (part of) the EU building stock (bottom–up approach) and extrapolating the relative impact reduction obtained for the reference buildings to the baseline stock model. The reference buildings in the baseline stock model have been developed by European Commission-Joint Research Centre based on a statistical analysis (top–down approach) of the European housing stock. The method is used to evaluate five scenarios covering various aspects: building components (building envelope insulation), technical installations (renewable energy), user behaviour (night setback of the setpoint temperature), and a combined scenario. Results and discussion: Results show that the proposed combination of bottom–up and top–down approaches allow accurately assessing the impact of eco-innovation measures at the macro-scale. The results indicate that a combination of policy measures is necessary to lower the environmental impacts of the building stock to a significative extent. Conclusions: Interventions addressing energy efficiency at building level may lead to the need of a trade-off between resource efficiency and environmental impacts. LCA integrated with dynamic energy simulation may help unveiling the potential improvements and burdens associated to eco-innovations. ispartof: International Journal of Life Cycle Assessment vol:24 issue:6 pages:1-20 status: Published onlin

Monitoraggio e certificazione delle prestazioni energetico-ambientali di edifici residenziali che adottano soluzioni di bioarchitettura

Grazie ai contributi della Regione Umbria, sono stati realizzati sul territorio regio-nale numerosi progetti di edilizia residenziale, innovativi sotto il profilo della qualità edilizia, con caratteristiche di bioarchitettura e sostenibilità ambientale. Il CIRIAF, su incarico della Regione, sta conducendo su tali interventi un’attività di monitoraggio, al fine di verificare l’effettivo raggiungimento degli obiettivi prefissati, di attestare il reale risparmio sia in termini energetici che di carichi ambientali e di valu-tare le condizioni di comfort per gli occupanti. Nella memoria sono presentati i risultati delle simulazioni energetiche condotte sui progetti “as built” con l’ausilio di un codice di calcolo che implementa gli algoritmi pre-visti dalla normativa vigente. E’ stato inoltre effettuato un confronto tra i consumi reali e il fabbisogno energetico stimato attraverso le simulazioni condotte. Infine i dati ricavati dalle simulazioni, dai monitoraggi e dalla documentazione tecnica sono stati impiegati per caratterizzare dal punto di vista della sostenibilità am-bientale gli edifici esaminati. Il metodo utilizzato è quello della Certificazione della So-stenibilità Ambientale della Regione Umbria, mutuato dalla procedura ITACA, che con-siste nella compilazione di 22 schede prestazionali relative a diverse macroaree

Abstract - A life cycle method to support the design of innovative windows

The theme of the symposium is: LCA in promoting eco-innovation and sustainability. The EU FP7 HarWin project (Harvesting solar energy with multifunctional glass-polymer windows) offers the opportunity of developing and testing a specific “Life Cycle Environmental Assessment (LCEA) method” for addressing the environmental burden associated to windows at the R&D stage. Moreover a simplified "Life Cycle Enviromental Assessment (LCEA) tool" streamlined to HarWin windows, allows non LCA experts (i.e. partners of the consortium) to take R&D decisions not only on technical and functional grounds but also on environmental grounds.JRC.H.8-Sustainability Assessmen

Il settore civile e i consumi di energia

Le metodologie che implementano l’Analisi di Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment, LCA), codificate a livello internazionale dalle ISO 14040 e 14044, rappresentano senza dubbio un potente strumento per compiere un’accurata valutazione ambientale di un prodotto o un sistema, con un approccio cosiddetto “dalla culla alla tomba”, che tenga conto pertanto di molteplici aspetti, dall’estrazione delle materie prime, agli impatti durante tutta la vita utile del prodotto, fino allo smaltimento dello stesso a fine vita. Le procedure LCA sono tuttavia ancora poco applicate, almeno nel nostro paese, ai “prodotti “ dell’industria delle costruzioni, ossia ai sistemi edilizi, sia per la complessità delle metodologie che per la reperibilità dei dati. Il volume, che nasce dalla collaborazione di diversi esperti universitari, si propone come una guida chiara e documentata alle metodologie, agli strumenti e alle applicazioni dell’analisi di ciclo di vita agli edifici. Dopo un’analisi iniziale del contesto, il volume discute il legame tra materiali edilizi e sostenibilità, presenta i principali metodi per le valutazioni di sostenibilità degli edifici e illustra metodi e strumenti per condurre una LCA completa di un edificio, sia esso di progetto che esistente. Il volume è completato da una ricca carrellata di casi di studio di LCA di edifici di varie tipologie, che scaturisce dall’estesa esperienza degli autori, condotta anche nell’ambito di un importante progetto di ricerca nazionale. Il volume è rivolto principalmente a progettisti (ingegneri e architetti), costruttori e tecnici degli enti pubblici interessati alle tematiche relative all’analisi di ciclo di vita, applicata all’industria delle costruzioni; essa può inoltre risultare un utile approfondimento, rispetto alle nozioni normalmente impartite nei corsi universitari, per gli studenti di Architettura, Ingegneria Civile e per l’Ambiente e il Territorio. Il capitolo 1, a carattere introduttivo, si propone di fornire un inquadramento aggiornato della consistenza e delle caratteristiche tipologiche del patrimonio edilizio italiano. In particolare vengono presentati dati sui consumi energetici, sulle emissioni di gas climalteranti e sulle caratteristiche impiantistiche degli edifi ci civili (residenziale e terziario). Completano il quadro i dati sui consumi dell’industria delle costruzioni e dei materiali da costruzione

Capitolo 17 - La LCA di componenti finestrati innovativi

Il settore delle costruzioni offre attualmente buone opportunità per ridurre i consumi energetici globali. In particolare la ricerca negli ultimi anni si è concentrata sull’impiego di nuovi materiali, nuove tecnologie e nuovi processi manifatturieri da utilizzare nel settore dei serramenti, poiché si è stimato che alle finestre è associato un alto potenziale di riduzione dei consumi energetici degli edifici. L’applicazione della LCA ai componenti finestrati è strategica al fine di indirizzare la progettazione verso l'utilizzo di soluzioni più sostenibili e rispettose dell'ambiente. Tale metodologia infatti adotta un approccio multi-criterio, cioè valuta gli effetti di una scelta progettuale secondo una molteplicità di indicatori di impatto ambientale. Inoltre nel corso delle diverse fasi del ciclo di vita è in grado di tenere in considerazione le molte funzioni cui le finestre assolvono evitando che gli impatti ambientali semplicemente si spostino da una fase all’altra del ciclo di vita del prodotto. Infatti benché gli impatti dovuti alla produzione della finestra siano relativamente piccoli rispetto al consumo di energia durante la fase di utilizzo, quando vengono moltiplicati per i molti milioni di finestre prodotte ogni anno, gli effetti cumulativi possono diventare grandi in termini assoluti. Al fine di analizzare alcuni aspetti significativi riguardanti l’applicazione della LCA alle finestre nel presente capitolo sono stati descritti tre casi di studio, ognuno con una specifica finalità. Lo studio LCA di una finestra in legno ha offerto l’opportunità di analizzare aspetti specifici per l’applicazione della LCA alle finestre: la scelta dell’unità funzionale, la determinazione della vita utile della finestra, la stima dei consumi energetici dell’edificio attribuibili al serramento, la redazione della Dichiarazione Ambientale di prodotto (EPD). In particolare si è descritto come alla scelta dell’unità funzionale debbano accompagnarsi considerazioni sulle funzioni della finestra (termica, illuminotecnica, acustica, strutturale, tenuta all’aria, ecc…) soprattutto nell’ottica di una LCA comparativa di diverse soluzioni e di scenari di ottimizzazione delle prestazioni termiche, ottiche ed acustiche dell’infisso. Quanto alla definizione di vita utile si è descritto l’approccio “tecnico” (vita utile che dipende dalla durata di ogni componente) e quello “teorico” (vita utile intesa come numero di anni per cui la finestra mantiene le sue prestazioni senza essere riparata). Per la determinazione dei consumi energetici per la climatizzazione, si è descritta la scelta di effettuare simulazioni dinamiche su di un modello semplificato di stanza considerando la finestra come unica superficie scambiante calore con l’esterno. Si è infine mostrata l’opportunità di esprimere i risultati in conformità con quanto previsto dalla etichettatura ambientale EPD al fine di rendere possibile il confronto con studi EPD già resi pubblici. Dopo aver discusso lo stato dell’arte della applicazione della metodologia LCA a finestre già disponibili nel mercato ci siamo proposti di presentare un caso di studio condotto su una finestra innovativa in fase di progettazione e sviluppo. Attraverso questo caso di studio abbiamo mostrato gli ostacoli incontrati nell’utilizzo della LCA nella valutazione dell’impatto ambientale di una finestra innovativa, soprattutto dei processi produttivi non ancora disponibili alla scala industriale ed il cui impatto ambientale non è ancora accertato. Uno studio sull’efficienza dei processi industriali ha permesso di aggiornare e costruire datasets da impiegare nello studio LCA comparativo tra i processi di deposizione dei film sottili dei vetri elettrocromici tradizionali e delle finestre NEC innovative rispettivamente. La stessa analisi ha permesso di dare una risposta alla scarsità di dati di letteratura e di dare indicazioni sui possibili vantaggi di alcuni processi produttivi rispetto ad altri sin dalle prime fasi di progettazione della nuova finestra. Infine con l’ultimo caso di studio ci siamo proposti di presentare un esempio di integrazione nel Project Management delle fasi della LCA al fine di perseguire la sostenibilità nella progettazione di nuovi materiali e nuovi processi nel settore dei serramenti. In particolare è stato descritto il "Metodo LCA" specifico per gli obiettivi del progetto e gli “strumenti LCA” sviluppati per supportare la progettazione. Con questo caso di studio si è voluto portare l’attenzione sull’importanza di integrare gli specifici obiettivi della sostenibilità nella pianificazione e programmazione dei progetti di ricerca e sviluppo.JRC.D.3-Land Resource

Energy and emissions analysis of next generation electrochromic devices

The impact of buildings on the environment, energy consumption and climate change is significant, as they use a large amount of resources across their life-cycle. Since windows play an important role in the overall energy and environmental performance of buildings, emerging technologies are focused on the optimization of these building components. Among window design technologies, electrochromic (EC) devices have received growing interest for their ability to dynamically manage the daylight and solar energy entering buildings. Near-infrared switching electrochromic (NEC) glazed windows use a novel EC window technology that is able to continuously provide high transparency while modulating solar heat gains. This study evaluated the manufacturing phase of NEC windows to understand if their use phase performance comes at acceptable manufacturing burdens. This study also identified which constraints are connected to the market shift to the novel technology, which can provide the research community with useful information to better design the technology as it develops. A comparative “cradle-to-gate” energy and emissions analysis was carried out between NEC and conventional EC windows. The obtained results for the Global Warming Potential of the conventional EC device was 85 kg CO2- eq/m2 and the Cumulative Energy Demand was 1680 MJ-eq/m2 . Results for the NEC device were found to be 50 kg CO2-eq/m2 and 1050 MJ-eq/m2 , with the reduction primarily due to replacing the energy intensive thin film deposition used in conventional EC with a solution-based coating process. Finally, when an entire window is modeled (EC device, frame, glazing and sealing), the difference over conventional EC, in terms of primary energy consumption, ranged for the whole window manufacturing from 15% to 21%, depending on the material of the frame